現状解釈：パワーリチウム電池のコア技術

数日前のリチウムパワーのウェブサイトには、国内のパワーバッテリー業界のニュースがたくさんあります。まず、SAICはパワーバッテリー分野に参加し、世界で3番目に大きいパワーバッテリー企業である国内で2番目に人気のある業界である寧徳と協力しています。彼らはパワーバッテリーシステム会社を設立しました。 BYDはパワーバッテリー部門とすべての自動車会社への供給を分割すると言われています。この行動は世界市場を変えると報告されています。国内の電気自動車市場の年間生産・販売台数は、2年連続で世界初。それは100万台以上の車に拡張され、世界市場の所有権の50％以上を占めています。中国はアメリカを見下ろす電気自動車市場でトップになります。電気自動車業界の展望と発展にとって最も重要な行動は、パワーバッテリー技術の向上です。

電気自動車の開発は、エネルギー、寿命、安全性、価格よりも優れたバッテリー、パワーバッテリーである必要があり、純粋な電気自動車の開発にとって非常に重要です。比エネルギーが高いという利点がある長寿命リチウムイオン電池は、現在、電気自動車のバッテリーの最も実用的な価値であり、ハイブリッド車では、純粋な電気自動車や燃料電池車が広く使用されています。図1に示すように、現在の商用電源バッテリーの技術レベルと今後10年間で目標を達成することが期待されており、実際の生産におけるこれらの指標は矛盾していることが多く、バッテリーの性能を考慮する必要があります。電池電極材料、電解質、ダイヤフラム組立技術の性能向上を目指すと同時に、電池群、フォローアップの管理技術も重要です。この論文の目的は、電池材料技術、設計・製造技術、リチウムイオン電池の電池技術をパワーバッテリー開発の成果の中核として、同時に将来的にバッテリー化することです！

考察：パワーリチウム電池コア技術開発現状

図1既存のパワーバッテリーと今後10年間の開発目標の技術指標

1、リチウム電気材料技術

アノード材料は

リチウムイオン電池のアノード材料のシステムは非常に豊富であり（図2）、現在、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウムニッケルマンガンコバルトアノード材料の研究は成熟しています。 200-210 ma・h / gのコバルト酸リチウム材料、その真密度とシート材料の圧縮密度はアノード材料の中で最も高く、充電電圧の既存の市販のコバルト酸リチウム/グラファイトシステムは4.40 Vを改善でき、すでに満たすことができますバッテリーのソフトパッケージ要件の大量エネルギー密度のためのスマートフォンとタブレット。低コスト、簡単な製造プロセス、高い熱安定性、過充電に対する優れた耐性、高い放電電圧プラットフォーム、および高い安全性を備えたマンガン酸リチウム材料。低コストの軽電気自動車用バッテリーに適合しますが、存在理論の容量が低いため、高温環境でのバッテリーの耐用年数に影響を与える溶解問題の過程で、サイクルがマンガン元素である可能性があります。主にモバイル電源、電動工具、電動自転車市場の需要を満たすための国内マンガン酸リチウム材料は、ローエンドの開発の傾向にあります。スライド式三元積層電池アノード材料は、主に電源タイプに適用されますが、電源電池の用途におけるニッケル、コバルト、マンガンの3分の1を占めるLiNi1 / 3 co1 / 3 mn1 / 3 O2は比較的成熟しており、 LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2もバッチアプリケーションに入っており、一般的にマンガン酸リチウムと混合されて電気自動車のバッテリーに適用されます。ニッケルアルミニウムをドープしたコバルト酸リチウム（NCA）のエネルギー密度は、高電圧コバルト酸リチウム電池に近くなる可能性があります近年、電気自動車メーカーのテスラは、このコンピューターを使用して電気自動車の電池を駆動し、材料をマンガン酸リチウムと混合することができます。自動車用パワーバッテリーの製造、国内のNCA前駆体は安定した生産能力を形成し、企業のさらなる発展は製品プロモーションの過程でNCAカソード材料を完成させました。リチウム鉄リン酸塩電池高安全性、長寿命、ナノ材料のパワー、高密度、高エネルギー、高出力の材料性能が安定したフェロマンガンリチウムリン酸塩材料の迅速な開発は、コストをさらに削減し、国内の需要に応えます市場の段階と中国の新エネルギー車の現段階のニーズ、スピネルリチウムニッケルマンガン酸高電圧および高電圧比容量の豊富なリチウムマンガンアノード材料はまだ開発中です。

考察：パワーリチウム電池コア技術開発現状

図2リチウムイオン電池の電極材料システム

アノード材料

グラファイト、ハード/ソフトカーボンおよび合金材料でバッテリーアノード材料に電力を供給するために使用できます。グラファイトアノード材料が広く使用されており、可逆容量は360 ma・h / gに達する可能性があります。アモルファスのソフトカーボンまたはハードカーボンは、高速および低温のアプリケーションでバッテリーに適合し、アプリケーションを開始しますが、主にグラファイトアプリケーションと混合されます。チタン酸リチウムのアノード材料は、性能とサイクル性能の最適な比率を持ち、大電流急速充電電池に適していますが、低比エネルギー電池と高コストの製造に適しています。ナノシリカは1990年代に導入され、高容量アノードに使用できます。少量のナノシリコンドーピングにより、カーボンアノード材料の容量を改善することは、現在の研究開発のホットスポットであり、少量のナノシリコンまたはシリコンを追加します。酸化物アノード材料は、450 ma・h / gの可逆容量である小バッチ塗布段階に入り始めています。しかし、体積膨張後にシリコンに埋め込まれたリチウムの結果として、実際の使用時のサイクル寿命により、さらに解決すべき問題が軽減されます。

電解質

高誘電率のリチウムイオン電池電解質は、通常、低誘電率の線状炭酸塩混合物を含むリング炭酸塩です。一般に、リチウムイオン電池の電解質は、高いイオン伝導率（10-3〜10-2 s / cm）、低い電子伝導率、広い電位窓（0〜5 v）、熱安定性（-40〜60℃）を満たす必要があります。およびその他の要件。 6つのフッ化リン酸塩リチウムおよび他のリチウム塩、溶媒精製、新しい電解質の準備、機能添加剤技術は進歩し続けており、それはその動作電圧と高温および低温性能をさらに改善し、バッテリーセーフなイオン液体電解質を改善し、固体電解質が開発されています。

横隔膜

優れた機械的特性、優れた電気化学的安定性、および比較的安価な特性を備えたポリオレフィン微孔性膜は、リチウムイオン電池ダイアフラム市場の主な品種です[7]。ポリエチレン（PE）単層フィルム、ポリプロピレン（PP）単層フィルムおよびPPを含む/ PE / PP3層複合微孔性膜。国内メーカーのドライプロセス生産をより多く使用することで、PEウェットプロセスダイヤフラムはより多くの企業が大量生産できるようになりました。セラミックコーティング技術で広く、ダイヤフラムの高温・高電圧への耐性が今後の研究の方向性となるでしょう。

2、モノマー電池技術

まだSONY社とのリチウムイオン電池の基本設計は1989年に同じものの特許の申請を発表しました、モノマーの形状は円筒形の長方形の金属シェル（アルミニウム/鋼）であり、バルクの円筒形電池の正方形のソフトパッケージです主にノートブックコンピュータで使用されており、テスラは現在、電気自動車用の18650円筒形電池の選択などの企業です。方形電池の平均量が多く、電池の体積はラオ、Zラミネート、巻線ラミネーション、アノードコーティングラミネート、ラミネートワインディング方式（生産など）。最も成熟した技術である円筒形電池は製造コストが安いが、大きな円筒形電池の冷却能力は劣るため、一般的に小さな円筒形電池を選択する。自動車のバッテリー容量が大きく、セル数が多く、管理システムはより複雑で高価です。製造工程での角型電池の巻線構造は比較的単純ですが、ソフトシート電池に最適な方法として、スピネルカソード材料と三成分材料のリン酸鉄リチウム電池を除いて採用しています。あらゆる材料システムに適した高信頼性、長寿命の折り畳み式バッテリー、一般的なボルトプラグインハイブリッド車、日産リーフ電気自動車バッテリーは、ラミネーションプロセスで製造されています。 2015年まで、リン酸鉄リチウムモノマーのバッテリーエネルギーは140ワットを超えています。 h / kg、三成分混合リチウムマンガン酸モノマーバッテリーエネルギー180ワット以上。 h / kg、国際エネルギー240wよりもNCA小型円筒形バッテリーを採用。 h / kgは、リチウムイオンモノマーのバッテリーエネルギーよりも今後数年間でさらに向上し、2020年には最大300wになると予想されます。 h / kg。

3、バッテリーシステム技術

リチウムイオンパワーバッテリーシステムの商業化の観点から、バッテリーグループ技術（統合セルグループ、熱管理、衝突安全性、電気的安全性など）、バッテリー管理システム（BMS）、正確な測定を含む主要なコア技術電磁適合性技術、信号（モノマー電圧、電流など）技術、バッテリー状態推定、バッテリー均等化制御技術など。

考察：パワーリチウム電池コア技術開発現状

図3簡単なパワーバッテリーシステム図

センサー、コントローラー、アクチュエーター、その他のコンポーネントを含むその他の主要なコアコンポーネントのBMSとバッテリーシステムは、基本的に自動車の電子技術独占力（ドイツと日本、米国）によるものです。現在、企業の一部である国内では、インテリジェント電気メーターの開発に成功しています。 、電流、電圧、絶縁センサーは海外で交換できます。電気自動車の普及と応用に影響を与えることは、バッテリーのオントロジー、寿命の安全性に加えて、リチウムイオンパワーバッテリーの安全性と使用コストの主な要因であり、一貫性、モジュラー技術、バッテリーグループ技術（統合セルグループ、熱管理、衝突安全、電気安全など）も外国人とのより明白なギャップがあります。国際的なカーバッテリーグループ技術は現在比較的成熟しており、BMSの国内研究機関は、電磁適合性技術、信号技術、バッテリー状態推定、バッテリー均等化制御技術などの正確な測定を行い、徹底的な研究を行っています。

電池管理の包括的な電池電気化学モデル、電気安全設計、状態推定、平衡管理、障害診断と校正、充電管理などを含む主要な技術の研究開発。電池の熱管理の主要な技術とシステム開発は、以下に従って設計する必要があります。バッテリーパックの構造とバッテリー生産の熱計算と分析、冷却温度効果のさまざまな熱管理技術、低コスト、簡単な操作、バッテリー熱管理冷却スキームの安全性と信頼性を研究します。構造設計の最適化と構造耐震性、耐衝撃性、軽量統合最適化設計の材料選択の2つの側面から、特徴間の相互結合を考慮した、研究対象としての電池システムと関連構造への軽量化の必要性主要な技術研究。部品材料、構造設計、設計スキームにリンクして最適化され、バッテリーシステム全体のスキーム設計の安全性に関する研究に基づいて、電気的、機械的、熱的安全性におけるバッテリーの安全性、バッテリー予測、早期の熱的安全性監視故障診断と予防のための警告システムとキーテクノロジーの制御。

4、見て

かなり長い将来にわたって、リチウムイオン電池は依然として最も適用可能な電気自動車電池、リチウムマンガン酸アノード材料、アノード材料三元系、リチウム鉄リン酸塩カソード材料、複合カーボンアノード材料、セラミックコーティング膜、電解質である電池技術の進歩と産業の発展の発展をサポートする塩と機能性電解質技術。アプリケーションの進歩、安全性、信頼性におけるバッテリーシステム技術は、今後数年間でさらに改善されます。

リチウムイオン電池モデルの研究とモデルとパラメータの関係、電池パックの特性、効率的な大容量リチウムイオン電池パックのバランスの取れた戦略、モノマー電池の充放電熱モデル、電池パックの温度場分析、研究方法と制御、急速充電バッテリーの最適化方法が実行されるようになります。パワーバッテリーシステムは、製品に基づいて再設計し、将来の自動車用パワーバッテリー製造モードのニーズに応じて設計をアップグレードする必要があります。パワーバッテリー素材、バッテリー製造技術、システムを産業チェーン全体で同時に一生懸命働き、製品品質を向上させ、大量生産のコストを削減し、業界の競争力を促進します。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。